JPH08115918A - 単結晶シリコンウェーハの製造方法および単結晶シリコンウェーハ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ポリシリコンによるエクストリンシックゲッ
タリング層を有する単結晶シリコンウェーハにおいて、
ゲッタリング効果および平坦度をともに向上させる。 【構成】 図１（ａ）〜（ｃ）は単結晶シリコンのスラ
イス、ラッピング、酸化膜のエッチングである。このウ
ェーハ１の裏面を図１（ｄ）で高平坦度に研削する。前
記研削加工によって裏面に機械的歪を有した状態で、図
１（ｅ）に示すようにＣＶＤ装置を用いてポリシリコン
層３を形成し、図１（ｆ）でウェーハの表面側がヘイズ
フリーの鏡面となるように超低取り代鏡面研磨加工を施
す。機械的歪層２とポリシリコンによる歪層とがダブル
ゲッタリングサイトの形で形成されるので、従来よりも
ゲッタリング効果が高くなるとともに、前記効果の持続
性が向上する。これと同時に、前記平面研削によりウェ
ーハの平坦度が改善されるので、鏡面研磨後のウェーハ
の高平坦度化を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エクストリンシックゲ
ッタリングサイトを有する単結晶シリコンウェーハの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子の高集積化に対応する
ため、半導体基板に対するより一層の高品質化が要求さ
れている。前記半導体基板として一般的に用いられてい
る単結晶シリコンウェーハにおいて、デバイス工程中に
誘起される欠陥、不純物などをデバイスが形成される活
性領域から除去する手段として、イントリンシックゲッ
タリング（以下ＩＧという）、エクストリンシックゲッ
タリング（以下ＥＧという）などが挙げられる。ＩＧ
は、単結晶シリコンウェーハに所定の熱処理を施すこと
によって前記ウェーハの内部にバルク微小欠陥を形成さ
せ、デバイス工程でウェーハ内に侵入する重金属不純物
や点欠陥などの捕獲拠点として利用する方法である。一
方、ＥＧの代表的な手法としては、単結晶シリコンウェ
ーハの裏面にバックサイドダメージのような機械的歪を
故意に与えて汚染不純物や点欠陥などの捕獲拠点とする
手法と、ポリシリコン層をウェーハの裏面に形成して歪
層を付与する手法とがある。

【０００３】単結晶シリコンウェーハの裏面にポリシリ
コンによるＥＧ層を付与するための従来の加工プロセス
は、図３に示す通りである。すなわち、図３（ａ）のよ
うに単結晶シリコンインゴットをスライスして加工歪フ
リーのウェーハ１とし、必要に応じて面取り加工した
後、図３（ｂ）で前記ウェーハ１をラッピング加工し、
図３（ｃ）で酸化膜のエッチングを行う。次に、図３
（ｄ）で前記ウェーハ１にＣＶＤ処理などを施してポリ
シリコン層３を形成し、歪層とする。図３（ｅ）でウェ
ーハ１の表面を鏡面研磨し、最後にこのウェーハを洗浄
する。また、ポリシリコンのコーティングに代えてウェ
ーハ裏面にサンドブラストなどを施して機械的歪を発生
させる場合もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ウェーハの裏面に歪層
としてポリシリコン層を形成した場合、このポリシリコ
ン層はデバイス工程におけるウエル拡散熱処理のような
高温領域で単結晶化する方向にあることが確認されてい
る。また、前記単結晶化していく過程でゲッタリングサ
イトも減少するため、ゲッタリング効果が低下してしま
う。このことは、前記ウェーハをＦｅで故意汚染した後
に測定したバルクの汚染度が高いことから見ても明らか
である。また、ＥＧ層を付与するための従来の加工プロ
セスは、単結晶シリコンをスライスした後ラッピングを
行い、その形状をくずさないようにしてエッチングし、
鏡面研磨工程で所定の平坦度に造り上げている。前記エ
ッチング後、鏡面研磨工程に至るまでにウェーハ表面に
対する平坦化加工がなされない。そして、エッチドウェ
ーハにおけるＴＴＶ（ｔｏｔａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ
ｖａｒｉａｔｉｏｎ）は３μｍ程度以上であるため、
鏡面研磨時の負荷が大きく、高平坦度規格に対する歩留
りが悪い。更に、エッチドウェーハのＴＴＶが大きいた
め、鏡面研磨工程での研磨代も大きくなり、平坦度が悪
化する要因となっている。

【０００５】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、ポリシリコンによるＥＧ層を有する単結晶
シリコンウェーハにおいて、ゲッタリング効果および平
坦度をともに向上させることができるような単結晶シリ
コンウェーハの製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る単結晶シリコンウェーハの製造方法
は、単結晶シリコンウェーハの裏面を平面研削して機械
的歪層を付与した後、引き続いてこの裏面にポリシリコ
ン層を形成することを特徴とし、単結晶シリコンウェー
ハの平面研削に際し、所定の平坦度を有する平板上に前
記ウェーハの表面を吸着した上、前記ウェーハの裏面を
平面研削する構成とした。また、本発明に係る単結晶シ
リコンウェーハは、エクストリンシックゲッタリングサ
イトとして、ウェーハの裏面に機械的歪層と、ポリシリ
コンの被覆による歪層とを備えたことを特徴としてい
る。

【０００７】

【作用】上記のように構成された単結晶シリコンウェー
ハの製造方法では、平面研削による機械的歪層と、ポリ
シリコンのコーティングによる歪層とをウェーハの裏面
に併せて付与することにしたので、このようなウェーハ
では従来のウェーハよりもゲッタリング効果を高めるこ
とができるとともに、ゲッタリング効果の持続性が向上
する。また、サンドブラストより平坦度の精度が１桁高
い平面研削を実施することによってウェーハの平坦度を
向上させ、これに加えて取り代の特に少ない鏡面研磨を
施すことにしたので、ウェーハの高平坦度化を実現する
ことができる。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明に係る単結晶シリコンウェー
ハの製造方法の実施例について、図面を参照して説明す
る。図１は本発明による単結晶シリコンウェーハの製造
工程の説明図で、図１（ａ）に示すように単結晶シリコ
ンインゴットをスライスしてウェーハ１とし、必要に応
じて面取り加工した後、図１（ｂ）で前記ウェーハ１の
両面をラッピングし、図１（ｃ）で酸化膜をエッチング
する。ここまでは従来の製造工程と同一である。次に、
図１（ｄ）に示すように、加工歪フリーに仕上げられて
いる前記ウェーハ１の表面を、所定の平坦度を有する平
板上に強力に吸着し、ダイヤモンド砥石を取り付けた平
面研削盤で前記ウェーハ１の裏面を高平坦度に研削す
る。この研削加工によって、ウェーハ１の裏面には機械
的歪層２が付与される。この状態で、図１（ｅ）に示す
ようにＣＶＤ装置を用いてポリシリコン層３を形成する
と、平面研削による機械的歪層２とポリシリコン層３の
形成による歪層とが前記ウェーハ１の裏面に積層して付
与される。その後、図１（ｆ）でウェーハ１の表面がヘ
イズフリーの鏡面となるように超低取り代の鏡面研磨加
工を施す。超低取り代の鏡面研磨は、ウェーハ１の裏面
を高平坦度に研削したことによって可能となる。最後に
このウェーハを洗浄する。

【０００９】図２は、本発明による単結晶シリコンウェ
ーハ製造方法の一実験例として製造したシリコンウェー
ハ（ＣＭＯＳ熱処理前）の裏面近傍の断面について、透
過型電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。前記実
験例として６インチのＦＺウェーハを用い、前記製造工
程に従ってラッピング、エッチングを施した後、＃２０
００のダイヤモンド砥石で平面研削を行い、図２に示す
ように機械的歪層２を付与した。このウェーハに６５０
°Ｃでモノシランガスによる減圧ＣＶＤを行い、膜厚約
１μｍのポリシリコン層３を形成した後、ウェーハ表面
を鏡面研磨した。このような処理を施したＦＺウェーハ
の表面を１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ² のＦｅにより故意汚
染し、１０００°Ｃ、１時間の拡散熱処理を施した上、
ＳＰＶ法によりＦｅ濃度測定を行った。その結果は表１
に示す通りで、本実験例のウェーハにはダイヤモンド砥
石を用いた平面研削による機械的歪とポリシリコンの被
覆による歪とのダブルゲッタリングサイトが形成されて
いるため、ゲッタリング効果が大きく、従来の技術によ
るＥＧウェーハに比べてバルクのＦｅ濃度が低い。ま
た、このウェーハはゲッタリング効果の持続期間が長
い。

【００１０】

【表１】

【００１１】表２は、８インチのＣＺウェーハを用い、
従来の方法でＥＧ処理を施した場合と本実験例とについ
て、鏡面研磨後のＴＴＶを比較した表である。ただし、
本実験例によるウェーハに関してはＣＭＯＳ熱処理後の
測定値である。ＴＴＶの平均値、バラツキ、最大値とも
従来の１／３前後に低減していることが分かる。また表
３は、本実験例によるウェーハの発塵性について、エッ
チドウェーハ、従来のＥＧウェーハと比較した表であ
る。この表は、粒径０．２μｍ以上のパーティクル数に
ついて、ウェーハの最終洗浄後に行った第１回目の測定
結果と、ＳＣ−１洗浄液（ＮＨ₄ ＯＨ＋Ｈ₂ Ｏ₂ ）によ
る洗浄後に行った第２回目の測定結果との差を示してい
る。本実験例によるウェーハは、機械的歪をもっている
にもかかわらず発塵性は従来のＥＧウェーハと変わらな
い。

【００１２】

【表２】

【００１３】

【表３】

【００１４】本実施例では、エッチング済みのシリコン
ウェーハの裏面に平面研削とポリシリコンのコーティン
グとを施したが、応用例として、ウェーハの裏面に平面
研削のみによってゲッタリングサイトを形成してもよ
い。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、エッチド
ウェーハに高平坦度の平面研削を施してウェーハの裏面
に機械的歪層を形成するとともに平坦度を向上させた
後、ポリシリコン層を形成するものである。これによ
り、ＥＧ層として前記機械的歪層とポリシリコンによる
歪層とがダブルゲッタリングサイトの形で形成されるの
で、従来よりもゲッタリング効果が高くなるとともに、
ゲッタリング効果の持続性が向上する。これと同時に、
前記平面研削によりウェーハの平坦度が改善されるの
で、鏡面研磨後のウェーハの高平坦度化を実現すること
ができる。更にこのウェーハは、裏面に機械的歪層を有
しているにもかかわらず平面研削した面をポリシリコン
でカバーする効果もあるため、パーティクルの発生が少
ないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＧ層を有する単結晶シリコンウェーハの製造
工程の説明図である。

【図２】ＥＧ層を有する単結晶シリコンウェーハの裏面
近傍の断面について、透過型電子顕微鏡で観察した結果
を示す図である。

【図３】ポリシリコンによるＥＧ層を有する単結晶シリ
コンウェーハの、従来の製造工程の説明図である。

【符号の説明】

１ ウェーハ ２ 機械的歪層 ３ ポリシリコン層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶シリコンウェーハの裏面を平面研
   削して機械的歪層を付与した後、引き続いてこの裏面に
   ポリシリコン層を形成することを特徴とする単結晶シリ
   コンウェーハの製造方法。
2. 【請求項２】 単結晶シリコンウェーハの平面研削に際
   し、所定の平坦度を有する平板上に前記ウェーハの表面
   を吸着した上、前記ウェーハの裏面を平面研削すること
   を特徴とする請求項１の単結晶シリコンウェーハの製造
   方法。
3. 【請求項３】 エクストリンシックゲッタリングサイト
   として、ウェーハの裏面に機械的歪層と、ポリシリコン
   の被覆による歪層とを備えたことを特徴とする単結晶シ
   リコンウェーハ。